过表达VHA-c1基因对拟南芥根长及ABA与糖响应的影响

为初步探讨液泡H+-ATPase c亚基基因(VHA-c1)在植物生长发育及信号转导中的作用,该实验构建了拟南芥VHA-c1的过表达载体,转化并获得转基因拟南芥纯合株系,通过半定量RT-PCR技术分析了VHA-c1的表达量,然后对其进行暗培养、ABA和糖处理。结果显示:(1)该实验获得7个T2代转基因纯系,其mRNA表达水平均高于野生型,表明过表达载体的构建是有效的。(2)黑暗条件下,6个拟南芥VHA-c1过表达纯合株系的根长变短。(3)光照条件下,4个转基因株系主根伸长和子叶的展开以及7个转基因株系的种子萌发对ABA的抑制不敏感。(4)分别有5个和4个转基因株系的种子萌发对葡萄糖和蔗糖的抑制不敏感。推测VHA-c1可能参与了ABA和糖介导的信号转导途径,并可能影响了拟南芥根细胞的扩展。     

沉默VHA-c4基因对拟南芥根长和种子萌发的影响

为了研究植物液泡H+-ATPase c亚基VHA-c4基因在拟南芥响应非生物胁迫中的作用,本研究构建了拟南芥VHA-c4基因沉默载体,利用农杆菌介导,将线性化的沉默载体dsDNA片段整合在拟南芥基因组上,筛选获得了能够不同程度特异沉默VHA-c4基因的7个转基因株系c4-1～c4-7,并对VHA-c4基因沉默效果最好的株系c4-2进行NaCl、ABA、6%葡萄糖胁迫处理。结果显示:在特定浓度梯度的NaCl处理后,沉默株系c4-2的主根相对伸长量和种子萌发率都被明显抑制,并且被抑制效果远远高于野生型株系。然而,在特定浓度梯度的ABA和葡糖糖处理后,沉默株系c4-2的主根相对伸长量和种子的萌发率虽然也都有一定程度的抑制,但是其被抑制效果远远低于野生型拟南芥。结果显示沉默了VHA-c4基因后,显著降低了拟南芥对NaCl的耐受性,影响了其的生长发育,然而对ABA和葡糖糖的抑制作用却表现为很不敏感,这可能是因为H~+-ATPase在盐胁迫信号通路和ABA信号通路中起着不同的(正负)调控功能。     

拟南芥VHA-c3启动子的GUS基因融合表达

VHA-c3基因是拟南芥液泡H+-ATPase c亚基的5个同源基因之一,已有研究结果表明其与植物抗非生物胁迫有关。本论文在克隆不同长度VHA-c3基因上游调控序列的基础上,利用GUS报告基因,研究了VHA-c3基因的植物组织及器官定位。结果表明：VHA-c3起始密码子上游772bp的序列内存在着VHA-c3基因的基本启动子元件,可指导基因组成型表达在拟南芥的叶片、表皮毛、叶柄、根、雄蕊、柱头和萼片;在VHA-c3起始密码子ATG上游2812bp-2234bp片段和1496bp-772bp片段中各存在一个负调控元件,在2234bp-1496bp片段中存在一个正调控元件,它们的存在可控制基因在气孔中的表达。     

拟南芥漆酶基因AtLAC4参与生长及非生物胁迫响应

植物漆酶基因家族在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中共有17个成员,目前各基因的具体功能尚不十分清楚.该研究利用过量表达的方法初步分析了拟南芥AtLAC4的功能.GUS染色显示AtLAC4在拟南芥的维管组织中有较强的表达,并在叶片排水器中特异表达.AtLAC4过量表达导致植株木质素含量增多、次生壁加厚、植株变小和莲座叶叶柄变短.ABA对AtLAC4的表达具有明显的诱导作用,AtLAC4过量表达植株对外源ABA敏感;干旱处理后,AtLAC4过量表达植株的耐旱能力比野生型明显增强.以上结果表明,AtLAC4基因在调控植物生长发育及非生物胁迫响应中具有重要作用.     

拟南芥RabGAP7基因对ABA反应的功能分析

酶母的GYP能够加速小G蛋白YPT内在的GTPase的活性,是因为其基因所编码的氨基酸序列中具有保守的TBC区域,拟南芥AtGAPs的氨基酸序列中也具有此保守区,但对于它们的生物学功能,特别对胁迫的反应却研究不多。我们鉴定得到了RabGAP7基因的纯合突变体。通过根伸长和失水实验发现,与野生型相比,突变体幼苗对ABA和脱水不敏感。另外,表达分析表明,该基因在转录水平上对GPA1和Rab7起到负调控作用。这些结果暗示着RabGAP7可能通过调节G蛋白来参与了ABA反应。     

AtNHX5基因过量表达对拟南芥耐盐性的影响

为了研究AtNHX5基因在植物耐盐中的作用,构建了植物过量表达载体pROKⅡ-AtNHX5,并转化拟南芥。结果显示:(1)RT-PCR检测表明,转基因拟南芥中AtNHX5基因的表达大幅提高。(2)对转基因纯合株系进行耐盐性分析显示,AtNHX5过量表达提高了植株在种子萌发和苗期的耐盐性。(3)转基因植株在盐处理下的干重、鲜重以及地上部分Na+、K+含量均高于野生型对照。在200mmol/L NaCl处理下,以转基因株系a1-4为例,其地上部分单株鲜重、单株干重、K+含量分别是野生型的1.27、1.54、1.16倍,较野生型显著升高。研究表明,过量表达AtNHX5基因促进了盐胁迫下转基因植株对K+的吸收,转基因拟南芥的耐盐性明显提高。     

拟南芥中PLC4基因的超表达对花粉发育的影响

从salk库中取得1种PLC4基因突变体,PCR检测表明其T—DNA插入位点比网上的位置有235bp的偏差,在PLC4基因的3’非翻译区,位点的插入造成该基因的超表达。表型分析表明,该突变株的花粉形态与野生型有差异。推测该基因的超表达对花粉发育造成影响。     

拟南芥RabGAP7基因对ABA反应的功能分析

酶母的GYP能够加速小G蛋白YPT内在的GTPase的活性,是因为其基因所编码的氨基酸序列中具有保守的TBC区域,拟南芥AtGAPs的氨基酸序列中也具有此保守区,但对于它们的生物学功能,特别对胁迫的反应却研究不多。我们鉴定得到了RabGAP7基因的纯合突变体。通过根伸长和失水实验发现,与野生型相比,突变体幼苗对ABA和脱水不敏感。另外,表达分析表明,该基因在转录水平上对GPA1和Rab7起到负调控作用。这些结果暗示着RabGAP7可能通过调节G蛋白来参与了ABA反应。     

拟南芥abi5基因的分子克隆及其在原核细胞中的表达和纯化

拟南芥abi5基因编码了一个碱性亮氨酸拉链类转录因子,它在ABA信号转导过程中发挥着关键调控作用。本文以拟南芥为材料,通过RT-PCR扩增、克隆了包含abi5基因编码区的片段。核苷酸序列分析表明,所克隆的基因与NCBI数据库收录的abi5基因（GenBank登录号NM129185.3）有99.0%的一致性;氨基酸序列存在4个残基差异。所克隆的abi5基因被进一步亚克隆至pET-32a表达载体。序列测定核实构建正确的重组质粒（pET32a-ABI5）转化入大肠杆菌BL21 Star（DE3）中诱导表达。表达产物经Ni-NTA亲和层析柱分离纯化、SDS-PAGE分析和质谱鉴定。结果表明,重组abi5基因在大肠杆菌表达的较适宜条件为：异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）终浓度为0.3 mmol L-1、30℃下诱导4 h,可达到细菌裂解液上清蛋白的29.1%。经Ni-NTA亲和层析柱纯化后的ABI5融合蛋白在SDS-PAGE电泳分析时呈现一条蛋白带。该条带经串联质谱分析证明为重组ABI5融合蛋白。     

拟南芥ABI5亚家族基因表达特性的比较研究

拟南芥ABI5亚家族转录因子AtDPBFs (DC3 promoter binding factors)/ABFs (ABRE binding factors)由9个高度同源的成员组成,它们参与了植物生长发育过程中种子成熟和休眠、开花时间、根的生长、ABA信号转导和逆境响应等过程.该研究采用qRT-PCR方法分析了拟南...     

拟南芥prr5突变体对ABA的响应

以拟南芥为材料,统计PRRs （pseudo-response regulators）突变体 prr5及其野生型经ABA处理后的萌发率、根长和NaCl处理后的萌发率,并采用实时定量PCR方法,对不同浓度ABA处理的拟南芥幼苗中的PRR5基因表达进行分析.结果表明：prr5突变体对ABA弱敏感,其种子萌发率比野生型显著或极显著增高,主根比野生型长,且PRR5基因表达受ABA抑制.同时,NaCl处理后,prr5的萌发率比野生型极显著增高.因此,推测prr5可能为ABA信号通路相关基因.     

拟南芥RopGEFs家族基因在外源脱落酸处理下的表达分析

ABA不同浓度和不同时间处理拟南芥野生型7天龄幼苗,采用实时荧光定量PCR方法,分析小G蛋白ROP10和ROP乌苷酸交换因子RopGEFs基因的表达水平差异。结果表明,RopGEF7-10,12及33没有检测到表达,而RopGEFI-6,11,14ROP10在ABA处理下表现出不同的应答趋势,其中RopGEF5基因的表达变化与ROP10的变化相似。推测RopGEF5有可能在ROP10介导的ABA信号转导途经中起调控作用。     

拟南芥高迁移率族蛋白B族基因表达模式分析

为了解高迁移率族蛋白B族(HMGB)基因在拟南芥中的表达模式及作用方式,该研究克隆了拟南芥中5个编码HMGB的基因:AtHMGB1、AtHMGB2、AtHMGB3、AtHMGB4、AtHMGB5,并运用荧光实时定量PCR方法检测野生型拟南芥中以上5种基因在不同器官中的表达及在外源植物激素(ABA、2,4-D)处理前后的表达差异,选取AtHMGB2、AtHMGB4和AtHMGB5分别转化拟南芥并筛选出超表达株系,随即检测ABA诱导下超表达AtHMGB的转基因拟南芥的表型。研究证实:在野生型拟南芥中AtHMGB2在拟南芥各个器官中的表达量远高于其它家族成员,AtHMGB4和AtHMGB5在花、果荚和根中的表达略高于茎和叶;在ABA处理前后AtHMGB家族成员的表达水平有显著差异,其中AtHMGB2的表达被ABA显著负调控;ABA诱导下超表达AtHMGB2的转基因拟南芥与野生型相比出现萌发及生长迟缓现象,但超表达AtHMGB4与AtHMGB5的转基因拟南芥在ABA诱导下的种子萌发和幼苗生长与野生型相比差异不大。研究发现,AtHMGB家族成员在转录水平上响应ABA的方式各有不同,对理解AtHMGB家族成员的生物学功能提供了新的基础。     

Effect of ABA on the UV-B-Induced Ethylene Evolution by the etr and ctr Mutants of Arabidopsis thaliana

The responses of 14-day-old Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. plants to UV-B irradiation (280–320 nm) and ABA treatment were investigated. Wild-type plants as well as ethylene-insensitive etr1-1 and ctr1-1 mutants were used. Theetr1-1 mutant considerably differed from the ctr1-1 one in the fresh weight production after UV-B treatment (29.5 kJ/m²). The irradiated etr1-1 plants fell well behind the nonirradiated ones during the first two days after stress, but by the 8th day, their weight attained 70% of control plant weight. In contrast, Ctr1-1 mutant weight comprised 70% of control level after two days of stress but, by the 8th day, it was only 56% of the weight of control plants. In wild-type and ctr1-1 plants, ABA, in the 8 × 10^–6 to 2 × 10^–4 M concentration range, increased the difference between the weights of nonirradiated and irradiated plants, but in etr1-1 plants, ABA decreased this difference. The etr1-1, ctr1-1, and wild-type plants were very similar in the dynamics of ethylene evolution after UV-B treatment (7.4 kJ/m²). In wild-type, etr1-1, and ctr1-1 plants, ABA, in a concentration-dependent manner, inhibited UV-B-induced ethylene evolution to the same extent. The results obtained show that ABA exerted an opposite effect on UV-B-dependent growth in the plants with active (wild type and ctr1-1) and blocked (etr1-1) ethylene signal pathway, whereas the inhibition of ethylene synthesis by ABA was not related to ethylene signal transmission.     

Evidence for ACD5 ceramide kinase activity involvement in Arabidopsis response to cold stress

Although sphingolipids emerged as important signals for plant response to low temperature, investigations have been limited so far to the function of long‐chain base intermediates. The formation and function of ceramide phosphates (Cer‐Ps) in chilled Arabidopsis were explored. Cer‐Ps were analysed by thin layer chromatography (TLC) following in vivo metabolic radiolabelling. Ceramide kinase activity, gene expression and growth phenotype were determined in unstressed and cold‐stressed wild type (WT) and Arabidopsis ceramide kinase mutant acd5. A rapid and transient formation of Cer‐P occurs in cold‐stressed WT Arabidopsis plantlets and cultured cells, which is strongly impaired in acd5 mutant. Although concomitant, Cer‐P formation is independent of long‐chain base phosphate (LCB‐P) formation. No variation of ceramide kinase activity was measured in vitro in WT plantlets upon cold stress but the activity in acd5 mutant was further reduced by cold stress. At the seedling stage, acd5 response to cold was similar to that of WT. Nevertheless, acd5 seed germination was hypersensitive to cold and abscisic acid (ABA), and ABA‐dependent gene expression was modified in acd5 seeds when germinated at low temperature. Our data involve for the first time Cer‐P and ACD5 in low temperature response and further underline the complexity of sphingolipid signalling operating during cold stress.     

拟南芥At5g01510和At5g49820基因人工microRNAs的构建与鉴定

以拟南芥内源MIR319a前体为骨架,构建沉默DUF647家族基因At5t01510和At5g49820表达的人工microRNAs,研究其对目的基因表达的抑制效果。利用WMD平台设计分别靶向At5g01510和At5g49820的amiRNAs序列,通过重叠PCR改造拟南芥MIR319a骨架序列,使其包含我们设计的特异amiRNAs序列。构建35S：：amiR-At5g0150和35S：：amiR-At5g49820融合基因,以农杆菌介导的花苞浸染法转化获得转基因拟南芥。RT-PCR分析表明,人工microRNAs能够显著抑制靶基因的表达,获得了抑制效果明显的转基因植株。本工作为进一步研究这两个基因的功能奠定了良好的基础。     

低磷供应对拟南芥根系构型的影响

在人工气候箱中,采用Johnson培养基对拟南芥在低磷供应条件下根系构型的变化进行了研究,结果表明：拟南芥在磷饥饿诱导下,主根缩短,侧根密度、根毛的数量和长度显著增加,并且,根尖到第一侧根和第一根毛的距离也大大缩短。这些改变增加了根系比表面积,并且使得根系分布更加靠近土壤表层,有利于提高植物吸收土壤中有机磷的效率。低磷胁迫还导致拟南芥根系分生组织区细胞形状变异,柱细胞数量减少;主根生长和细胞伸长的动力学分析显示,磷饥饿促使拟南芥主根生长变缓,细胞长度随磷饥饿程度的加深迅速缩小。CycB1;1:GUS染色分析结果表明,低磷破坏拟南芥根系分生组织细胞分裂能力,这些结果说明磷胁迫同时抑制了细胞的伸长和分裂,从而引起拟南芥主根的缩短。